Teoria Dos Controles

Sumário

Descrição da Atividade        2

Introdução        3

Controle de feedback PID (proporcional integral derivativo)        7

Bibliografia        9

Descrição da Atividade

Objetivo: Compreender a aplicação das ações de controle básicas em sistemas dinâmicos.

Esta atividade tem um teor de pesquisa. Desse modo, realize um estudo sobre a aplicação e os efeitos que as ações de controle provocam em um sistema dinâmico. Vale destacar que essas ações de controle foram apresentadas no Tópico 2.1, da Unidade 2, da obra Sistemas de controle. A abordagem deverá feita a partir de um trabalho expositivo em formato digital, que poderá ser desenvolvido por meio de consulta na bibliografia sugerida na ementa da disciplina.

Introdução

A teoria do controle é um ramo interdisciplinar de engenharia e matemática computacional que lida com o comportamento de sistemas dinâmicos com insumos e como seu comportamento é modificado pelo feedback. O objetivo usual da teoria do controle é controlar um sistema, muitas vezes chamado de planta, sua saída segue um sinal de controle desejado, chamado de referência, que pode ser um valor fixo ou em mudança. Para fazer isso, o controlador foi projetado, que monitora o resultado e o compara com a referência. A diferença entre a saída real e desejada, chamada de sinal de erro, é aplicada na entrada do sistema, para aproximar a saída atual da referência. (Se a saída converge para o valor de referência ou oscilar sobre isso), controle e observabilidade.

O uso extensivo geralmente é feito de um estilo diagramático conhecido como o diagrama de blocos. A função de transferência, também conhecida como função do sistema ou função de rede, é uma representação matemática da relação entre entrada e saída com base nas equações diferenciais que descrevem o sistema.

Embora uma aplicação importante da teoria do controle esteja na engenharia de sistemas de controle, que trata do design de sistemas de controle de processos para a indústria, outras aplicações variam muito além disso. Como a teoria geral dos sistemas de feedback, a teoria do controle é útil sempre que o feedback ocorre. Alguns exemplos são em fisiologia, eletrônica, modelagem climática, design de máquina, ecossistemas, navegação, redes neurais, interação predador-presa, expressão gênica e teoria da produção.

Controle em loop aberto e em loop fechado (feedback)

Fundamentalmente, existem dois tipos de loops de controle: controle de loop aberto e controle de loop fechado (feedback).

No controle de loop aberto, a ação de controle do controlador é independente da "saída do processo" (ou "variável de processo controlada"). Um bom exemplo disso é uma caldeira de aquecimento central controlada apenas por um temporizador, de modo que o calor é aplicado por um tempo constante, independentemente da temperatura do prédio. (A ação de controle é a ativação / desativação da caldeira. A saída do processo é a temperatura do prédio).

No controle de circuito fechado, a ação de controle do controlador depende da saída do processo. No caso da analogia da caldeira, isso inclui um termostato para monitorar a temperatura do edifício e, assim, repor um sinal para garantir que o controlador mantenha o prédio à temperatura ajustada no termostato. Um controlador de circuito fechado, portanto, tem um loop de retorno que garante que o controlador exerça uma ação de controle para fornecer uma saída de processo igual à "Entrada de referência" ou "ponto de ajuste". Por esse motivo, os controladores de circuito fechado também são chamados de controladores de feedback.

A definição de um sistema de controle de circuito fechado de acordo com a British Standard Institution é "um sistema de controle que possui feedback de monitoramento, o sinal de desvio formado como resultado de esse feedback ser usado para controlar a ação de um elemento de controle final de forma a tende a reduzir o desvio para zero”.

Da mesma forma; "Um sistema de controle de feedback é um sistema que tende a manter uma relação prescrita de uma variável de sistema para outra, comparando as funções dessas variáveis ​​e usando a diferença como meio de controle".

O tipo avançado de automação que revolucionou o fabrico, aeronave, comunicações e outras indústrias é o controle de feedback, que geralmente é contínuo e envolve a tomada de medidas usando um sensor e fazendo ajustes calculados para manter a variável medida dentro de um intervalo definido por meio de um "final elemento de controle ", como uma válvula de controle. A base teórica da automação em circuito fechado é a teoria do controle.

Um exemplo de um sistema de controle é o controle de cruzeiro de um carro, que é um dispositivo projetado para manter a velocidade do veículo a uma constante desejada ou velocidade de referência fornecida pelo driver. O controlador é o controle de cruzeiro, a planta é o carro, eo sistema é o carro e o controle de cruzeiro. A saída do sistema é a velocidade do carro, e o próprio controle é a posição do acelerador do motor, que determina a quantidade de energia que o motor oferece.

Uma maneira primitiva de implementar o controle de cruzeiro é simplesmente bloquear a posição do acelerador quando o motorista envolve o controle de cruzeiro. No entanto, se o controle de cruzeiro estiver envolvido em um trecho de estrada plana, então o carro viajará mais devagar, subindo e subindo mais rápido ao descer. Este tipo de controlador é chamado de controlador de circuito aberto porque não há feedback; Nenhuma medida da saída do sistema (a velocidade do carro) é usada para alterar o controle (a posição do acelerador). Como resultado, o controlador não pode compensar as mudanças que atuam no carro, como uma mudança na inclinação da estrada.

Em um sistema de controle em circuito fechado, os dados de um sensor que monitora a velocidade do carro (a saída do sistema) entra em um controlador que compara continuamente a quantidade que representa a velocidade com a quantidade de referência representando a velocidade desejada. A diferença, chamada de erro, determina a posição do acelerador (o controle). O resultado é combinar a velocidade do carro com a velocidade de referência (manter a saída do sistema desejada). Agora, quando o carro vai para cima, a diferença entre a entrada (a velocidade detectada) e a referência determina continuamente a posição do acelerador. À medida que a velocidade detectada cai abaixo da referência, a diferença aumenta, o acelerador abre e a potência do motor aumenta, acelerando o veículo. Desta forma, o controlador neutraliza dinamicamente mudanças na velocidade do carro. A idéia central desses sistemas de controle é o loop de feedback, o controlador afeta a saída do sistema, que por sua vez é medido e alimentado de volta ao controlador.